Mục lục Lời nói đầu 15 Phần mở đầu 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích 1 3. Nội dung thực hiện 1 4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1 5. Hớng phát triển của đề tài 2 6. Phơng pháp thực hiện 2 Phần nội dung 3 Chơng 1 3 công nghệ sản xuất xi măng 3 1.1. Khái niệm chung 3 1.1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay 3 1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker 4 1.2. Công nghệ sản xuất xi măng 5 1.2.1. Khai thác đá 5 1.2.2. Nghiền nguyên liệu 6 1.2.3. Đồng nhất liệu 7 1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker 8 Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng 11 1.3. Bản chất của quá trình phối liệu 13 1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu 13 1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu 15 Chơng 2 17 Các thiết bị trong hệ thống cân băng 17 định lợng 17 2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng 17 2.1.1. Nguyên lý hoạt động 18 Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải 19 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng định lợng 21 2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT 22 Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110 24 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110: 24 Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100 25 Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120 26 Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120: 26 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật b i u khi n VLB 20120 27 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ 27 2.2. Các thông số kỹ thuật 27 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung 27 Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell 28 Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân 28 Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đ u ra nh phõn: 28 Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự 29 Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đ u ra t ng t : 29 Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232 30 Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ 30 2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng 33 2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens 34 Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens 34 Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector kiểu MM 440 36 Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu MM440 38 2.3.2. Các bộ cảm biến 39 Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone 40 Hình 2.12: Cầu đo thực tế 43 Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế 43 Hình 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí 44 Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100 44 VLC-100 SPECIFICATIONS: 44 WIRING 45 Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder 46 Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver 48 2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha 48 Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng 49 Hình 2.18: Đặc tính phụ tải 49 Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn 50 2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC 50 Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243 51 Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243 51 Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243 51 Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243 52 2.3.5. Đầu cân 53 Hỡnh 2.21: Gi i thi u hỡnh nh m t s lo i u cõn cú trong th c t 54 Trong hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302: 54 2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng 54 Chơng 3 55 Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng 55 3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá 55 3.1.1. Điều khiển tập trung 55 Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung 56 3.1.2. Điều khiển phân quyền 56 56 Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền 57 3.1.3. Điều khiển phân tán 57 Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán 58 3.2. Giới thiệu hệ thống DCS 59 3.2.1. Định nghĩa DCS: 59 3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS 60 Hình 3.4 : Mô hình phân cấp 61 Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS 63 3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB 64 3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB 64 Hinh 3.6 : Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hoá 64 Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB) 66 3.3.2. Cấu hình phần cứng 66 3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình 67 Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450 68 Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110 73 3.3.4. Các modul vào/ra điển hình 74 3.3.5. Thông tin liên lạc 76 Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net 76 Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng 79 Chơng 4 83 Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng ( PLC) 83 4.1. Đặc điểm 83 Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong 83 4.2. Cấu trúc phần cứng 84 Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC 85 4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU 86 4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác 86 4.2.3. Khối vào ra 87 4.2.4. Thiết bị lập trình 88 4.3. Ngôn ngữ lập trình 88 4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300 89 4.4.1 Cấu hình cứng. 89 4.4.2. Các module của S7-300 89 Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7- 300 89 Hỡnh 4.3: M t s CPU c a PLC S7-300. 90 Hỡnh 4.4: M t s module m r ng c a PLC S7-300 92 4.4.3 Lắp đặt phần cứng 92 Hình 4.5: Vị trí các module 93 4.4.4. Định địa chỉ các modul 93 4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4 94 4.4.5.2. Giới thiệu phần mềm lập trình STEP 7 96 Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7 97 4.4.5.5. Tạo khối logic chơng trình 103 Sau khi lập trình xong, tiến hành mô phỏng chơng trình 103 Từ thanh công cụ trên cửa sổ giao diện SIMATIC Manager chọn nh hình vẽ. 103 4.4.6. Cổng truyền thông: 104 Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông 105 4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: 105 4.4.8. Chỉnh định tơng tự: 106 4.5. Chơng trình điều khiển 106 4.5.1. Lu đồ thuật toán 106 4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra 107 4.5.3. Chơng trình điều khiển 108 Kết luận 118 Tài liệu tham khảo 119 Danh Mục hình Lời nói đầu 15 Phần mở đầu 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích 1 3. Nội dung thực hiện 1 4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1 5. Hớng phát triển của đề tài 2 6. Phơng pháp thực hiện 2 Phần nội dung 3 Chơng 1 3 công nghệ sản xuất xi măng 3 1.1. Khái niệm chung 3 1.1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay 3 1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker 4 1.2. Công nghệ sản xuất xi măng 5 1.2.1. Khai thác đá 5 1.2.2. Nghiền nguyên liệu 6 1.2.3. Đồng nhất liệu 7 1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker 8 Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng 11 1.3. Bản chất của quá trình phối liệu 13 1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu 13 1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu 15 Chơng 2 17 Các thiết bị trong hệ thống cân băng 17 định lợng 17 2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng 17 2.1.1. Nguyên lý hoạt động 18 Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải 19 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng định lợng 21 2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT 22 Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110 24 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110: 24 Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100 25 Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120 26 Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120: 26 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật b i u khi n VLB 20120 27 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ 27 2.2. Các thông số kỹ thuật 27 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung 27 Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell 28 Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân 28 Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đ u ra nh phõn: 28 Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự 29 Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đ u ra t ng t : 29 Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232 30 Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ 30 2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng 33 2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens 34 Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens 34 Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector kiểu MM 440 36 Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu MM440 38 2.3.2. Các bộ cảm biến 39 Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone 40 Hình 2.12: Cầu đo thực tế 43 Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế 43 Hình 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí 44 Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100 44 VLC-100 SPECIFICATIONS: 44 WIRING 45 Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder 46 Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver 48 2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha 48 Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng 49 Hình 2.18: Đặc tính phụ tải 49 Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn 50 2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC 50 Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243 51 Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243 51 Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243 51 Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243 52 2.3.5. Đầu cân 53 Hỡnh 2.21: Gi i thi u hỡnh nh m t s lo i u cõn cú trong th c t 54 Trong hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302: 54 2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng 54 Chơng 3 55 Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng 55 3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá 55 3.1.1. Điều khiển tập trung 55 Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung 56 3.1.2. Điều khiển phân quyền 56 56 Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền 57 3.1.3. Điều khiển phân tán 57 Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán 58 3.2. Giới thiệu hệ thống DCS 59 3.2.1. Định nghĩa DCS: 59 3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS 60 Hình 3.4 : Mô hình phân cấp 61 Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS 63 3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB 64 3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB 64 Hinh 3.6 : Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hoá 64 Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB) 66 3.3.2. Cấu hình phần cứng 66 3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình 67 Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450 68 Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110 73 3.3.4. Các modul vào/ra điển hình 74 3.3.5. Thông tin liên lạc 76 Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net 76 Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng 79 Chơng 4 83 Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng ( PLC) 83 4.1. Đặc điểm 83 Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong 83 4.2. Cấu trúc phần cứng 84 Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC 85 4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU 86 4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác 86 4.2.3. Khối vào ra 87 4.2.4. Thiết bị lập trình 88 4.3. Ngôn ngữ lập trình 88 4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300 89 4.4.1 Cấu hình cứng. 89 4.4.2. Các module của S7-300 89 Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7- 300 89 Hỡnh 4.3: M t s CPU c a PLC S7-300. 90 Hỡnh 4.4: M t s module m r ng c a PLC S7-300 92 4.4.3 Lắp đặt phần cứng 92 Hình 4.5: Vị trí các module 93 4.4.4. Định địa chỉ các modul 93 4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4 94 4.4.5.2. Giới thiệu phần mềm lập trình STEP 7 96 Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7 97 4.4.5.5. Tạo khối logic chơng trình 103 Sau khi lập trình xong, tiến hành mô phỏng chơng trình 103 Từ thanh công cụ trên cửa sổ giao diện SIMATIC Manager chọn nh hình vẽ. 103 4.4.6. Cổng truyền thông: 104 Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông 105 4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: 105 4.4.8. Chỉnh định tơng tự: 106 4.5. Chơng trình điều khiển 106 4.5.1. Lu đồ thuật toán 106 4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra 107 4.5.3. Chơng trình điều khiển 108 Kết luận 118 Tài liệu tham khảo 119 [...]... vận dụng vào thiết kế sao cho việc thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng đảm bảo kỹ thuật, phù hợp với yêu cầu thực tế 3 Nội dung thực hiện Phạm vi nội dung đồ án tập trung vào các vấn đề sau: - Công nghệ sản xuất xi măng - Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng - Giới thiệu hệ thống DCS tại nhà máy - Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng 4... dễ thực hiện và thuận lợi cho ngời sản xuất và ngời điều khiển trung tâm Đặc biệt trong công nghệ sản xuất xi măng công đoạn phối liệu để nghiền liệu và định lợng nghiền xi măng là rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng của xi măng Với tầm quan trọng của hệ thống cân băng định lợng nên hệ thống này nằm ngay đầu dây chuyền sản xuất, công nghệ sản xuất xi măng thiết bị định lợng này có nhiều loại:... hiện đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau của đời sống và đợc ứng dụng rất thành công đem lại hiệu 2 quả công việc rất cao Một trong những phơng án tốt nhất và đợc sử dụng rộng rãi hiện nay là thay thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC Vì vậy thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng... tải khác hồi về két cân 11 4 Nghiền xi măng Clinker, thạch cao, và phụ gia sau khi đồng nhất đợc điều chỉnh để đạt đợc chất lợng xi măng theo yêu cầu rồi cho vào máy nghiền xi măng để tạo ra sản phẩm xi măng Công đoạn nghiền xi măng gồm hai phần: nghiền thô và nghiền tinh Máy nghiền thô là máy nghiền kiểu CKP, máy nghiền tinh là máy nghiền bi xi măng Để đảm bảo nhiệt độ của xi măng trong khi nghiền... hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302: .54 2.3.6 Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng .54 Chơng 3 55 Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng 55 3.1 Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá 55 3.1.1 Điều khiển tập trung 55 Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung 56 3.1.2 Điều khiển phân quyền 56 ... bunke đợc gắn thiết bị điều chỉnh lu lợng khi liệu đợc tháo ra Từ 4 bunker, liệu đợc tháo xuống hệ thống cân định lợng để xác định thành phần phần trăm các chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn Tỷ lệ các chất đợc xác định nhờ hệ thống băng tải cấp liệu tấm và thiết bị loadcell đặt trên hệ thống cân băng. Tỷ lệ của các loại nguyên liệu có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ băng tải hoặc điều chỉnh... điều khiển quá trình sản xuất và quản lý kinh doanh (hệ điều khiển giám sát thu thập số liệu - DCS) Tại các nhà máy xi măng hầu hết các công đoạn chính trên dây chuyền sản xuất đều dùng PLC Simatic S7 300 của Siemens, các công đoạn sau đây có dùng PLC S7-300: Máy rút liệu trong các kho đá vôi, đá sét, phụ gia, kho than, cụm đóng bao và cảng nhà máy Đặc biệt là hệ thống cân băng định lợng trong nhà máy. .. trong nhà máy xi măng Đợc sự đồng ý của nhà trờng, khoa Điện - Điện Tử, với sự hớng dẫn của cô giáo Trần Thị Kim Dung Em đã nhận đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng nhà máy xi măng Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án không tránh đợc những sai sót rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn Em xin chân thành... cần thiết Hệ thống định lợng đợc điều khiển nhờ PLC đợc sử dụng ở nhà máy xi măng bao gồm 4 băng cân giống nhau để cân 4 loại liệu: đá vôi, đá sét, đá bazan và quặng sắt Mỗi băng tải cân đợc lắp các đầu cân điện tử để đo trọng lợng m (loadcell) trên băng và có đầu đo tốc độ để đo vận tốc dài của băng Vì băng tải cân ngắn, tốc độ từ động cơ đến băng tải truyền qua hộp số cứng nên tốc độ băng tải đợc... phơng pháp định lợng chia thành: định lợng theo thể tích hay đong (tính theo m3); định lợng bằng cân (tính theo kg, tấn, ) hoặc cả dạng hỗn hợp cân và đong - Theo phơng pháp điều khiển định lợng: Thiết bị định lợng thủ công, tự động theo chơng trình định sẵn Trong số các thiết bị đang dùng hiện nay, cân băng định lợng đợc dùng rộng rãi nhất, nó thuộc loại thiết bị cân tự động Thiết bị này cho phép cấp . sau: - Công nghệ sản xuất xi măng. - Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng. - Giới thiệu hệ thống DCS tại nhà máy. - Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng. 4 thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC. Vì vậy thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng cao năng suất, chất lợng của xi. dẫn của cô giáo Trần Thị Kim Dung. Em đã nhận đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng nhà máy xi măng. Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án